DE19528954C2

DE19528954C2 - Display device for displaying flight guidance information

Info

Publication number: DE19528954C2
Application number: DE1995128954
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Kreitmair-Steck
Original assignee: Eurocopter Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Helicopters Deutschland GmbH
Priority date: 1995-08-07
Filing date: 1995-08-07
Publication date: 2000-04-13
Anticipated expiration: 2015-08-08
Also published as: DE19528954A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Anzeigegerät zur Darstellung von Flugfüh rungsinformationen für den Schwebeflug, den bodennahen Flug und den Flug auf definierter Flugbahn von Hubschraubern und Flächenflugzeugen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a display device for displaying flight guidance information for hovering, near-ground flight and flight Defined trajectory of helicopters and fixed-wing aircraft according to the Preamble of claim 1.

Solche Anzeigegeräte sind in zahlreichen Varianten und Ausführungsformen - auch durch die Anmelderin - bekannt geworden.Such display devices are in numerous variants and embodiments - also made known by the applicant.

So ist aus der DE 36 04 401 A1 ist ein Anzeigegerät der eingangs genannten Art bekannt, dessen Zielsetzung eine automatische Kursbestimmung beim Anfliegen eines bestimmten Zielortes ist, wobei die Basis hierfür eine Geländedatenbank mit Höhenmodell ist und ein Segment eines Wegstreckenfächers bestimmt wird, das den geringsten Mittelwert der Höhenkoordinaten aufweist. Die Segmentie rung erfolgt hier im Hinblick auf eine Bestimmung der geringsten Flughöhe. Zur Überprüfung der Hindernisfreiheit ist diese Ausführungsform jedoch nicht geeignet.From DE 36 04 401 A1 is a display device of the type mentioned known, the objective of an automatic course determination when approaching of a certain destination, the basis for which is a site database with an elevation model and a segment of a route fan is determined, which has the lowest mean of the height coordinates. The segmentie tion takes place here with a view to determining the lowest flight altitude. For However, this embodiment is not a check of the obstacle suitable.

Aus der Druckschrift DE-AS 15 31 501 ist ein Verfahren zur Informationsdar stellung auf einem Bildschirm in einer der Außenwelt entsprechenden Form bekannt, wobei ein u-förmiger Kanal die Sollbahn symbolisiert. Auch diese Ausführungsform legt eine Segmentierung zur Überprüfung der Hindernisfreiheit nicht nahe.DE-AS 15 31 501 describes a method for information position on a screen in a form appropriate to the outside world known, with a U-shaped channel symbolizing the target path. This too Embodiment sets a segmentation to check the obstacle freedom not close.

Aus der DE 43 13 403 A1 ist ein Verfahren zur Führung eines Flugzeuges bekannt, das eine Kollision des Flugzeugs mit dem Boden verhindern soll. Hier wird auf der Basis eines gespeicherten digitalen 3-D-Geländemodells ein Füh rungssignal einschließlich seines Timings ermittelt. Die Zielsetzung, Ausgestal tung und vorgeschlagene Lösung sind völlig unterschiedlich zur nachfolgend mitgeteilten Aufgabe und deren Lösung.DE 43 13 403 A1 describes a method for guiding an aircraft known to prevent the aircraft from colliding with the ground. Here is based on a stored digital 3-D terrain model signal, including its timing. The objective, Ausgestal tion and proposed solution are completely different from the following communicated task and its solution.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Anzeigegerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das dem Flugzeugführer mit einem Blick die positiven und gleichzeitig die negativen Informationen zur Flugführung unmittelbar und ohne zusätzlichen Interpretierungsaufwand aufzeigt, wobei die Symbolgestaltung so gehalten ist, daß sie die vorausberechneten Daten allgemein verständlich darstellen und gleichzeitig symbolhaft für zukünftige räumliche Lagen des Flugzeugs steht.The present invention has for its object a display device to create the type mentioned above, which the pilot at a glance the positive and at the same time the negative information about flight guidance shows immediately and without additional interpretation effort, whereby the Symbol design is kept such that it generalizes the precalculated data understandable and at the same time symbolic for future spatial Layers of the aircraft stands.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Maßnahmen gelöst. In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben und in der nachfolgenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele erläutert und in den Figuren der Zeichnung skizziert. Es zeigen:This object is achieved by the measures indicated in claim 1. Refinements and developments are given in the subclaims and in the description below, exemplary embodiments are explained and sketched in the figures of the drawing. Show it:

Fig. 1a-c Blockschaltbilder zum Systemaufbau in schematischer Darstellung, Fig. 1a-c are block diagrams showing the system configuration in a schematic representation;

Fig. 2 ein Schemabild zur Aufteilung des das Flugzeug umgebenden Raumes Fig. 2 is a schematic image for dividing the space surrounding the aircraft

Fig. 3a-c die Bilddarstellung für den Piloten bezüglich der Flug-Verhältnisse in den einzelnen Flugrichtungen Fig. 3a-c, the image display for the pilot with respect to the air ratios in the different flight directions

Fig. 4 die Bilddarstellung bezüglich interpretierter Hindernisse in den zutref fenden Flugrichtungen Fig. 4 shows the image with regard to interpreted obstacles in the applicable flight directions

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel bezüglich der Überlagerung eines Sensorbil des mit den gegebenen Flugrichtungsverhältnissen. Fig. 5 shows an embodiment with respect to the superimposition of a sensor image with the given flight direction conditions.

Der allgemeine Erfindungsgedanke sieht vor, ein Anzeigegerät so zu konfigurie ren, daß dem Flugzeugführer mit einem Blick und ohne von ihm eine weitere Interpretation zu fordern, die augenblickliche Flugsituation des kompletten Flugraumes angezeigt wird, die aus den Informationen der Positionsmeßsensorik und den Hinderniserkennungssensoren stammen, vom Prozessor verarbeitet und interpretiert als Fluganweisungen an einem Monitor sichtbar gemacht werden.The general idea of the invention is to configure a display device in this way that the pilot at a glance and without him another Request interpretation, the current flight situation of the complete Flight space is displayed, which is based on the information from the position measurement sensor system and the obstacle detection sensors are processed by the processor and interpreted as flight instructions are made visible on a monitor.

In den Fig. 1a bis 1c werden die einzelnen Systemaufbauten für die jeweilige Anwendung veranschaulicht. Die zentralen Komponenten sind die Sensoren einerseits und der Prozessor mit den Anzeigeinstrumenten andererseits. Bei letzteren handelt es sich entweder um Instrumente auf Leuchtdiodenbasis - und zwar je Pfeil und Pfeilfarbe ein entsprechendes Diodenfeld - oder um einen flugtauglichen Bildschirm. Die Sensordaten werden in einem Prozessor verar beitet, analysiert und miteinander korreliert und anschließend in symbolische Informationen zur Ansteuerung des Anzeigegerätes umgesetzt.The individual system structures for the respective application are illustrated in FIGS. 1a to 1c. The central components are the sensors on the one hand and the processor with the display instruments on the other. The latter are either instruments based on light-emitting diodes - a corresponding diode array for each arrow and arrow color - or an airworthy screen. The sensor data are processed in a processor, analyzed and correlated with one another and then converted into symbolic information for controlling the display device.

Die Fig. 1a zeigt die erforderliche Architektur für das System "Schwebeflug- Unterstützung", wobei der Schwebeflugsensor konventionell oder als optischer Sensor mit angeschlossener Bildverarbeitung realisierbar ist. Die Höhenhaltung wird hierbei - vorwiegend auf der Basis eines präzisen Höhenmessers - manuell oder idealerweise durch die Funktion "Höhenhaltung" eines Autopiloten erreicht. FIG. 1a shows the architecture required for the system "hover support", said hover sensor can be realized conventionally or as an optical sensor with an attached image processing. Altitude control is achieved - mainly on the basis of a precise altimeter - manually or ideally using the "altitude control" function of an autopilot.

Die Fig. 1b zeigt die Architektur des Systems für den bodennahen Flug in der "Hinderniskulisse", bei dem vorzugsweise ein abtastender Sensor auf Laser- oder Radarbasis als sogenannter Hindernissensor mit einem Navigationssensor zur Ermittlung des Flugweges relativ zur Hinderniskulisse gekoppelt ist. FIG. 1b shows the architecture of the system for the near-ground flight in the "obstacle setting" in which preferably a scanning sensor on laser or radar base coupled a so-called obstacle sensor with a navigation sensor for determining the flight path relative to the obstacle link.

In Fig. 1c ist der Navigationssensor mit einem Sollflugwegspeicher - beispiels weise in Verbindung mit einer digitalen Kartendatenbank korreliert und im Prozessor zur Analyse von Flugwegkorrekturen genutzt.In Fig. 1c, the navigation sensor is correlated with a target flight path memory - for example in connection with a digital map database and used in the processor to analyze flight path corrections.

Die prinzipiellen Anzeigemöglichkeiten für den Schwebeflug am Beispiel von Hubschraubern sind in Fig. 3a dargestellt. Alle Pfeile sind auf der Anzeige - Monitorbild - durch Konturlinien veranschaulicht, die einzuschlagende Flug richtung - also nach vorne oder nach hinten, nach links oder nach rechts, Links drehung oder Rechtsdrehung um die Hochachse - werden durch "Ausfüllen" der Pfeilkonturen mit einer Farbe angezeigt, beispielsweise grün. Das Bild gemäß Fig. 3a gibt also dem Piloten die Anweisung nach links zu drehen und gleichzei tig nach links zu schieben. Die Größenordnung der Richtungs- oder Lageände rung ist bei dem Anzeigegerät automatisch durch die Pfeilgröße in Länge und Breite oder durch die Farbintensität darstellbar.The basic display options for hovering using the example of helicopters are shown in FIG. 3a. All arrows are on the display - monitor image - illustrated by contour lines, the direction of flight to be taken - i.e. to the front or to the rear, to the left or to the right, left or right turn around the vertical axis - are indicated by "filling in" the arrow contours with one color , for example green. The image of Fig. 3a therefore gives the pilot the command to turn left and at the same to push tig left. The order of magnitude of the change in direction or position can be represented automatically by the arrow size in length and width or by the color intensity.

Zur Analyse der Hindernissituation wird der Raum in Flugrichtung des Flug zeugs in verschiedene Segmente aufgeteilt. Hierzu ist der Fig. 2 ein Beispiel für eine solche Segmentierung gegeben. In Elevation werden hier die Winkelberei che α, β1, β2, γ1, γ2 unterschieden und in Azimuth die Winkelbereiche δ, ε1, ε2, ϕ1, ϕ2. Diese Winkelbereiche werden dann in der Anzeige den einzelnen Pfeilen zugeordnet.To analyze the obstacle situation, the space is divided into different segments in the direction of flight of the aircraft. For this purpose, FIG. 2 is given an example of such segmentation. A distinction is made here in elevation between the angle ranges α, β1, β2, γ1, γ2 and in azimuth the angle ranges δ, ε1, ε2, ϕ1, ϕ2. These angular ranges are then assigned to the individual arrows in the display.

Die Fig. 3b zeigt exemplarisch die Bezugnahme der Anzeige auf die Segmentie rung des Raumes vor dem Flugzeug. Das Ausführungsbeispiel ist so ausgelegt, daß bei Hindernissen in den Bereichen δ, β1, β2, ε1 und ε2 die Pfeile mit einer Farbe ausgefüllt werden, die eine unmittelbare Bedrohung symbolisiert, z. B. die Farbe Rot. Bei Hindernissen in den Bereichen δ, γ1, γ2, ϕ1 und ϕ2 mit einer Farbe die eine Gefährdung symbolisiert, beispielsweise Gelb. Bei Hindernisfrei heit in den durch die Pfeile abgedeckten Bereichen ist entweder die Pfeilfarbe "Grün" oder nur die Pfeilkontur sichtbar. FIG. 3b shows an example of the reference of the display on the segmentation tion of the space ahead of the aircraft. The exemplary embodiment is designed such that, in the case of obstacles in the regions δ, β1, β2, ε1 and ε2, the arrows are filled in with a color which symbolizes an immediate threat, e.g. B. The color red. In the case of obstacles in the areas δ, γ1, γ2, ϕ1 and ϕ2 with a color that symbolizes a hazard, for example yellow. If there are no obstacles in the areas covered by the arrows, either the arrow color "green" or only the arrow contour is visible.

Die Anzeige für die erforderlichen Pilotenreaktionen zur Einhaltung einer bestimmten Flugbahn ist in Fig. 3c veranschaulicht und zeigt eine Kombination der Anzeigen für den Schwebeflug (von Hubschraubern in Fig. 3a) und den bodennahen Flug (Fig. 3b). Entsprechend der Segmentierung des Luftraumes vor dem Hubschrauber (Fig. 2) werden erforderliche Flugänderungen durch geeig nete Farbgebung der Pfeile angezeigt. In dem in Fig. 3c dargestellten Ausfüh rungsbeispiel wird der Flugzeugführer angewiesen, tiefer zu fliegen und sich nach rechts zu orientieren. Das Ausmaß der Richtungsänderung wird durch ähnliche Maßnahmen wie beim Schwebeflug angezeigt.The display for the pilot reactions required to maintain a certain trajectory is illustrated in FIG. 3c and shows a combination of the displays for hovering (from helicopters in FIG. 3a) and near-ground flight ( FIG. 3b). According to the segmentation of the airspace in front of the helicopter ( Fig. 2) required flight changes are indicated by the appropriate color of the arrows. In the exemplary embodiment shown in FIG. 3c, the pilot is instructed to fly deeper and to orientate himself to the right. The extent of the change in direction is indicated by measures similar to those for hovering.

Das hier definierte Gerät ist mit einer weiteren Ausbaustufe erweiterbar, in der nämlich eine Analyse der konkreten Hindernisse gebracht wird, bei der die Art des oder der Hindernisse festgestellt und angezeigt wird. Je nach Typ des Hin derniswarnsensors wird zwischen Bäumen/Vegetation, Leitungen/ Strommasten, Gebäuden/Brücken und Ebenen, Hügel/Berge etc. unterschieden. Wie in Fig. 4 dargestellt, sind diese Informationen in den einzelnen Pfeilen und im Monitorbild - symbolisch dargestellt - sichtbar. Fig. 4 veranschaulicht also die augenblickli che Situation, bei der in Vorwärtsrichtung eine Gefahr durch Hochspannungs leitungen vorliegt, ferner eine Gefahr in Linksrichtung wegen Bewaldung und eine direkte Bedrohung unterhalb des Flugpfades durch Gebäude gegeben ist.The device defined here can be expanded with a further expansion stage, in which an analysis of the specific obstacles is brought, in which the type of obstacle (s) is determined and displayed. Depending on the type of obstacle warning sensor, a distinction is made between trees / vegetation, lines / electricity pylons, buildings / bridges and levels, hills / mountains etc. As shown in Fig. 4, this information is visible in the individual arrows and in the monitor image - shown symbolically. Fig. 4 thus illustrates the current situation, in which there is a danger from high-voltage lines in the forward direction, furthermore there is a danger in the left direction due to forest and a direct threat below the flight path through buildings.

Eine weitere Ausführungsform des vorgeschlagenen Anzeigegerätes sieht vor, daß das Anzeigebild, die Umgebung des Flugzeuges real in geeigneter Form abbildet und dieses Bild durch die gegebenen Symboldarstellungen transparent oder deckend überlagert wird. Die Fig. 5 veranschaulicht ein Ausführungsbei spiel für die deckende Überlagerung eines Radarbildes mit der Symbolik des hier vorgeschlagenen Anzeigerätes gemäß Fig. 3b.A further embodiment of the proposed display device provides that the display image, the surroundings of the aircraft, are actually depicted in a suitable form and that this image is overlaid transparently or opaque by the given symbol representations. Fig. 5 illustrates an exemplary embodiment for the opaque overlay of a radar image with the symbolism of the display device proposed here according to FIG. 3b.

Claims

1. Display device for displaying flight guidance information for hover flight, ground-level flight and flight on a defined trajectory of helicopters and fixed-wing aircraft, which are equipped with processors, sensors and monitors for navigation, flight guidance and location determination, the sensor information recorded in each case being processed in a processor , correlated, analyzed and the respectively actual instantaneous state of the room is displayed in the direction of flight of the aircraft, characterized in that the display offered to the pilot - for example a monitor image - is divided into segments with certain angular ranges ( FIG. 2) and with individual areas Arrow contour representations are shown, which illustrates the turned-in flight direction and attitude change as well as the given Flugraumsi situation by different color representation of the arrow surfaces within the arrow contours, the magnitude of the flight direction ngs or the attitude change is indicated by the arrow size in length and width or in the area or in the intensity of the color representation.

2. Display device according to claim 1, characterized in that the device an obstacle warning sensor is assigned, which is an analysis of the specific obstacles conducts the situation and enters the information into the device that is known to and characteristic symbols the type and shape of the obstacle (s) displays.

3. Display device according to claim 1 or 2, characterized in that the Obstacle display in the monitor a sensor image of the real environment of the aircraft is highlighted and the arrow / symbol display on the sensor image is transparent or is projected overlapping.